A Hidrogénbomba ugyanolyan radioaktív, mint az atombomba, illetve az ereje is kb ugyanakkora?

Szerintem a maghasadást könnyebb előidézni, és a magfúzió az erőművekben nem láncreakció. De pontosan nem tudom a hidrogénbomba mechanizmusát.

Valószínűleg az atombombát könyebb, és olcsóbb előállítani.

Aki ilyet használ azt nem az érdekli, hogy milyen tiszta folyamat, hanem hogy hány embert öl meg.

Amúgy azért nincsenek még magfúziós erőművek, mert túl drága, és még elég kezdetleges a technológia.

A fuziós reakció során töbszörösen nagyobb energia szabadul fel, mint a láncreakció (nuklearis bomlás során). Éppen ezért minden az atomhatalmak által ma használatos atomtöltet lényegében hidrogén bomba. Kontrolálhatatlanul felszabadítani a fúziós energiát (robbanásként) elég egyszerű csak két átalakított uránium alapú A-bomba kell hozzá. A folyamat irányítása (áram termelésre) igen komplikált, jelenlegi technológiával csak kísérleti szinten megvalósítható.

U.i.: a Wikipedia a barátod

Na akkor tegyük tisztába a dolgokat.

1.: A hidrogénbomba fúzió alapján működik, amely tisztább folyamat az atombomba által használt fissziós folyamatokhoz képest.

2.: A hidrogénbomba működésbe hozatalához egy atombomba szükséges. Ennek oka az, hogy a fúzió csak nagyon nagy nyomáson és hőmérsékleten indul be, amelyet jelenleg csak atombombával tudunk előidézni (a TOCAMAC-kísérleteket most hagyjuk el).

3.: Az erőművi fissziós folyamatok is láncreakciók. Ez nagyon fontos dolog! A különbség az, hogy míg az atombombában kontrollálatlan módon folyik a folyamat, addig az atomerőművekben szabályozzák, és kordában tudják tartani a hatalmas energiamennyiségeket.

4.: "Amúgy azért nincsenek még magfúziós erőművek, mert túl drága, és még elég kezdetleges a technológia."

Valóban kezdetleges, és ezért még sok problémát kell megoldani az első fúziós erőmű létrehozásáig. Az első energiatermelő fúziós erőműveket 2030 utánra datálják. Ez a helyzet kissé másabb mint az eddigi "majd 50 év múlva" ígéretek.

Ja igen, és kihagytam a lényeget...

A hidrogénbomba elméletlen nem termel sugárzó anyagokat. H-ből He keletkezik benne. Szennyezést az iniciáláshoz használt atombomba maradéka okozhat.

Hát, akkor nehéz lesz megérteni :) De egy próbát tehetünk.

Maga a megnevezés nem túl szerencsés, mert végül is mindkettő "atombomba", nukleáris elven működő folyamat. Sokkal találóbb a fissziós bomba (atombomba), illetve a fúziós bomba (hidrogénbomba) elnevezés, bár ez sem fedi teljes mértékben a valóságot. Lentebb látni fogod, hogy miért. A használatos elnevezéseknek történelmi okai vannak, de ezek most nem érdekesek.

Szóval valóban, az atombomba és a hidrogénbomba között az az alapvető különbség, hogy az atombomba fissziós, a hidrogénbomba fúziós elven működik. Míg előbbinél az urán, vagy a transzurán elemek bomlásából nyerik az energiát, addig a hidrogénbombából a fúzió elvén szabadul fel energia.

A gond ott van, hogy míg a transzurán elemeknél létezik a "kritikus tömeg" jelensége, addig akármennyi hidrogént is raksz simán egymás mellé, abban sosem fog megindulni magától a láncreakció. Feltéve, hogy nem kozmikus méretekben számolsz, a csillagoknál az óriási anyagmennyiség az önmaga által létrehozott gravitációs nyomás hatására spontán fúzionálni kezd, beindul a fúziós láncreakció. Így születnek és melóznak a csillagok, de ez már megint egy másik történet. :)

Szóval, a kritikus tömeg azt jelenti, hogy ha elég sok hasadóanyagot raksz egymásra, akkor a kritikus tömeg elérése után spontán is beindul a láncreakció. Méghozzá azért, mert adott sűrűség mellett minél nagyobb a térfogat (minél nagyobb a teret kitöltő anyagmennyiség), annál valószínűbb, hogy az egy adott atommag elhasadásakor a magból kiröpülő neutron telibe talál egy másik atommagot, és azt elhasítja. Egy-egy ilyen hasadáskor jellemzően 2-3-4 neutron röppen szét, vagyis 2-3-4 újabb atommagot tudnak széthasítani, amik darabonként újabb 2-3-4 atommagot hasítanak szét. Ezt jelenti a láncreakció. Nem pontosan így történik, de modellnek megteszi, az érthetőség kedvéért.

A láncreakció általában jellemzően néhány kiló, vagy néhányszor 10 kiló hasadóanyag-mennyiség hatására már bekövetkezik. Persze, csak nagyon nagy tisztaságú hasadóanyag esetén, a szennyező anyagok nagyban növelhetik a kritikus mennyiség határát. Ilyen szennyező anyag pl. a bór: ha minden millió uránatom mellé csak egyetlen bóratom is párosul, akkor már nem indul be a láncreakció. Ezt használják ki pl. az atomerőművekben, főként bórral (bóros vízzel) szabályozzák a hasadási sebességet.

Emiatt a kritikus tömeghatár miatt szokták az atombombában több kisebb részre osztani a felrobbantandó anyagmennyiséget, és egy hagyományos, kémiai robbantással lövik egymásba, egy pontba őket.

A hidrogénatomoknál nem kritikus tömeg, hanem kritikus nyomás és hőmérséklet létezik. Vagyis elég nagy nyomás és hőmérséklet együttes hatására a hidrogénatomok elég közel kerülnek egymáshoz ahhoz, hogy beindulhasson a láncreakció, és négy hidrogénatom egyesülni tudjon egy héliumatommá.

Ugye a hidrogén áll egy protonból és egy körülötte keringő elektronból, tehát négy hidrogénatomot négy proton és négy elektron alkot. Ezzel szemben a héliumatom két protonból, két neutronból és két elektronból áll. Vagyis - durván jellemezve a folyamatot - a hidrogén fúziója során két proton és két elektron egymásba préselődik, töltésüket kölcsönösen kioltják, és átalakulnak töltés nélküli neutronná. Ám mivel a proton és a neutron tömege egyenlő, így a keletkező egy héliumatom két elektron tömegével kevesebb lesz, mint a négy hidrogénatom tömege eredetileg volt. Vagyis a két hiányzó elektrontömeg tiszta és óriási energiaként felszabadul, nagy energiájú fotonokként kisugárzódik. Ezt jelenti Einstein híres E=m*c^2 egyenlete, a tömeg-energia ekvivalencia.

A probléma ott van, hogy míg az atombomba hasadóanyaga a kritikus tömeg elérésével normál légköri nyomáson és hőmérsékleten is képes a láncreakcióra, addig a hidrogén fúziójához többmillió fok és több gigapascal nyomás szükséges EGYÜTTESEN. Ezt egyiket sem nagyon tudják még földi körülmények között tartósan előállítani, hát még a kettőt együtt, azonos térrészben. Ezen nehézségek miatt is nem épült még működő fúziós reaktor, az immáron kb. 50 éve remekül szuperáló fissziós reaktorokkal szemben.

Ellenben az atombomba láncreakciója során létrejön ekkora nyomás és hőmérséklet, még ha csak pár milliomod másodpercre is. Tehát ha elég jól időzítenek, és megfelelő mennyiségű hidrogént tudnak a megfelelő időben a megfelelő helyre összesűríteni, akkor bizony beindul a hidrogénfúzió láncreakciója is. Így tehát az okosok kitalálták, ha egy éppen felrobbanó atombomba belsejébe hidrogént tudnak juttatni megfelelő időzítéssel, akkor az atombomba hasadóanyagának láncreakciója során létrejövő óriási nyomás és hőmérséklet már képes lehet a hidrogént is fúzióra bírni. Az összes hidrogénbomba kivétel nélkül ezen az elven működik. Tehát maga a hidrogénfúzió valóban nem termel radioaktív anyagokat (vagy legalábbis elenyésző mennyiségben), ám a működéséhez szükséges atombomba mint előtöltet ugyanúgy radioaktív elemek, izotópok tömkelegét hozza létre, mint egy sima atombomba.

Ami még a különbségükből adódik, hogy az atombombánál a kritikus tömeg szabályozza a felrobbantható anyagmennyiséget. Egyszerűen egy bizonyos mennyiségnél nem tudnak többet egy koncentrált térrészbe építeni, mert képes saját magától spontán is beindulni a láncreakció. Tehát minden atombombának van egy elméleti felső határa. Ezzel szemben a hidrogén magától nem lép fúzióba, tehát elméletileg bármennyit össze tudnak pakolni egy kupacba, hogy utána fúzióra bírják az őket körülölelő atombomba beindításával. Ezért van az, hogy az atombombák jellemzően néhányszáz kilotonnásak, vagy maximum néhány megatonnásak, addig a hidrogénbombának nincs elméleti felső határa (persze, megint csak hangsúlyozom, hogy nem kozmikus méretekben gondolkodunk). Tehát egy hidrogénbomba néhányezer mega- vagy akár gigatonnás is lehet, minden további nélkül.

A technológiai hátteret már leírták.

Az ATOMbomba egy hétköznapi elnevezés - de valójában a kezdeti fissziós atomfegyvert takarja. Technikailag nem nehéz összerakni, csak az alapanyagot kell kitermelni valahogy. A fúziót alkalmazó HIDROGÉNbombák nagyságrendnyivel nagyobb pusztító erejűek, sokkal bonyolultabb szerkezetek, és lényegesen nagyobb K+F ráfordítást igényel a kifejlesztésük.

Hozzátenném, hogy ugyan a fúziós bomba valóban kevesebb radioaktív hulladékot szór szét (azért épp eleget hogy 150 évre elintézze a 100 km-es környéket), mivel az indító hasadási bomba sokkal kiseb mint egy csak hasadási bombánál, viszont iszonyatos erős gammasugárzást bocsát ki, aminek a hatása még rosszabb is lehet. Plusz, mivel maga a robbanás az atombombánál sokkal nagyobb energiát szabadít fel, a sztratoszféráig fellövi a hasadóanyagokat és azok beláthatatlanul nagy területen szóródnak szét. A "tisztának" nevezett bomba a neutronbomba, ami relatíve kis rombolással és radioaktív hulladék szórással jár, de olyan kemény sugárzást bocsát ki nagy körben, hogy azzal öl főként. A "praktikuma", hogy az ezzel kiirtott környék gyengén szennyeződik radioaktivitással és abból is a legrövidebb felezési idejűekkel, tehát a leggyorsabban újra beköltöztethető.

Mindenesetre ezt etikailag tisztábbnak nevezni olyan, mint csokitortának hívni az elefánttrágyát.